简单解释Windows如何使用FS段寄存器

标 题: 简单解释Windows如何使用FS段寄存器
作 者: rhettxie
时 间: 2012-12-17,13:32:09
链 接: http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=159935

昨天有人问我，为什么进程，线程的很多关键信息可以简单的通过FS寄存器来取到。是啊，为什么呢？于是便有了这篇文章。
  
   确实通过读取FS寄存器指定的内存可以获得很多系统关键信息， 主要是和进线程相关的很多信息，例如

代码:

lkd> u PsGetCurrentProcess
nt!IoGetCurrentProcess:
804f0700 64a124010000    mov     eax,dword ptr fs:[00000124h]
804f0706 8b4044          mov     eax,dword ptr [eax+44h]

代码:

lkd> u PsGetCurrentThread
nt!PsGetCurrentThread:
8052c42a 64a124010000    mov     eax,dword ptr fs:[00000124h]

    可见，fs:[00000124h] 这里存放的是当前线程的KTHREAD，有了这个结构那么当前运行的进程，线程信息就都可以取到了。by the way，这种运行状态相关的信息必然也只能通过最简单的方式获取到，因为这是获取其它信息的源头。linux kernel 通过esp 向下取整到8K 就可以得到 thread_info信息，同样的简单。
    
    那么FS作为段寄存器到底指向的是什么呢？ 我取了内核态和用户态FS的值，在内核态FS=0x30, 在用户态FS=0x3B。实际上如果你去看wrk中SwapContext 和 KiSystemServices的代码就会发现，FS 只会是前面提到的两个固定值。OK， 且看内核态FS 指向哪里：

代码:

kd> r gdtr
gdtr=8003f000
kd> dq 8003f000
8003f000  00000000`00000000 00cf9a00`0000ffff
8003f010  00cf9200`0000ffff 00cffa00`0000ffff
8003f020  00cff200`0000ffff 80008b04`200020ab
8003f030  ffc092df`f0000001 0040f300`00000fff
8003f040  0000f200`0400ffff 00000000`00000000
8003f050  80008954`a3000068 80008954`a3680068
8003f060  00009202`2f30ffff 0000920b`80003fff
8003f070  ff0092ff`700003ff 80009a40`0000ffff

  我打印了全局描述符GDTR指向的内存内容，FS 指向的描述符应该是其中一项（理论上也有可能指向LDTR，但后面会看到FS没有指向这里）。那么FS到底指的是那一项，这时候需要翻出来INTEL手册了



  

代码:

kd> .formats 0x30
Evaluate expression:
  Hex:     00000030
  Decimal: 48
  Octal:   00000000060
  Binary:  00000000 00000000 00000000 00110000
  Chars:   ...0
  Time:    Thu Jan 01 08:00:48 1970
  Float:   low 6.72623e-044 high 0
  Double:  2.37152e-322

和上面的图对照，0x30 解释的结果是
RPL 0   TI  0   Index  6
意思是从GDTR中取第6项，here we go 从前面打印的内存中取第6项，内容为
ffc092df`f0000001。后面我们需要解释这个描述符项的含义。再次参照intel手册

代码:

kd> .formats ffc092df
  
  Binary:  11111111 11000000 10010010 11011111
  
kd> .formats f0000001

  Binary:  11110000 00000000 00000000 00000001

  
按手册中规则的形式，拼接出段的基地址
11111111 11011111 11110000 00000000
把这个数值转换成16进制为 0xFFDFF000 。 如果你熟悉windows内核的话现在应该WOW了。是的，这是关于运行态最重要的信息PCR的地址，而且这个地址永远固定在0xFFDFF000（单核，XP）。这里是一个KPCR结构，这个结构里有关于当前线程的所有信息。
    至此，我们搞清楚了在内核里面为什么可以通过FS方便的取得进程，线程信息，也解释前面列举的两个函数的原理。

  在用户态，走一遍我刚才介绍的流程一切也就了然了。过程不再赘述。得到的FS 指向的虚拟内存地址为7ffdd000。这个地址正好是线程的TEB的地址。实际上，KPCR里有字段直接指向了线程的TEB。
  
  

代码:

kd> dt -r _kpcr 0xFFDFF000
  nt!_KPCR
     +0x000 NtTib            : _NT_TIB
        +0x000 ExceptionList    : 0xf77c86d8 _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD
           +0x000 Next             : 0xf77c8ce4 _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD
           +0x004 Handler          : 0x80536230           _EXCEPTION_DISPOSITION  nt!_except_handler3+0
        +0x004 StackBase        : 0xf77c8df0 
        +0x008 StackLimit       : 0xf77c5000 
        +0x00c SubSystemTib     : (null) 
        +0x010 FiberData        : (null) 
        +0x010 Version          : 0
        +0x014 ArbitraryUserPointer : (null) 
        +0x018 Self             : 0x7ffdd000 _NT_TIB
           +0x000 ExceptionList    : 0x00d0ffdc _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD
           +0x004 StackBase        : 0x00d10000 
           +0x008 StackLimit       : 0x00d0d000 
           +0x00c SubSystemTib     : (null) 
           +0x010 FiberData        : 0x00001e00 
           +0x010 Version          : 0x1e00
           +0x014 ArbitraryUserPointer : (null) 
           +0x018 Self             : 0x7ffdd000 _NT_TIB

    最后我想说，亲自动手分析调试能让你更好的了解真相。行文匆忙，有错误请指正。*转载请注明来自看雪论坛@PEdiy.com